题目内容

6．铝是当前使用量仅次于铁的金属．
（1）工业上以铝土矿（主要成分为Al2O3，含FeO、Fe2O3等杂质）为原料冶炼铝韵I艺流程如图1所示：

①溶浸时反应的离子方程式为Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O，提高溶浸时浸出速率的方法是（答出一条即可）铝土矿粉碎、适当加热、适当提高NaOH浓度等．
②溶液乙中溶质的化学式为NaHCO3，操作a为加热．
（2）如图2是工业冶炼铝的电解槽．
①工业上是用高熔点的A12O3而不是用低熔点的A1C13为原料制备铝的原因是氯化铝为共价化合物，熔融状态下不导电．
②冰晶石（Na3A1F6）的作用是降低氯化铝熔融温度，阴极上的电极反应式为Al3++3e-=Al．
③电解时会不断被消耗的电极是阳极（填“阴极”或“阳极，），若电解得到9kg铝，同时消耗石墨0.03kg，则电解过程中生成的气体在标准状况下的体积至少为5600 L．
（3）对铝制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命．以铝材为阳极、H2SO4溶液为电解质溶液进行电解，铝材表面形成氧化膜，阳极的电极反应式为2Al+3H2O-6e-=Al2O3+6H+．

分析 （1）铝土矿主要成分是Al2O3，含FeO、Fe2O3等杂质，将铝土矿用NaOH溶解，氧化铝溶解生成NaAlO2，FeO、Fe2O3不溶于NaOH溶液，然后采用过滤方法得到滤液甲为NaAlO2溶液，则试剂甲为NaOH；
向滤液中通入试剂二氧化碳，所以试剂乙为二氧化碳，得到Al（OH）3沉淀和NaHCO3，然后采用过滤方法得到固体甲为Al（OH）3，溶液乙为NaHCO3；将沉淀Al（OH）3解热分解得到Al2O3，电解熔融氧化铝得到Al单质；
①溶浸时氧化铝和NaOH溶液反应生成偏铝酸钠和水，提高溶浸时浸出速率的方法有：增大氢氧化钠溶液浓度、加热、增大反应物接触面积等；
②溶液乙中溶质的化学式为NaHCO3，将沉淀Al（OH）3解热分解得到Al2O3；
（2）①低熔点的A1C13为共价化合物，熔融状态下不导电；
②冰晶石（Na3A1F6）的作用是降低氧化铝熔融温度，阴极上铝离子得电子发生还原反应；
③电解时会不断被消耗的电极是阳极，若电解得到9kg铝，同时消耗石墨0.03kg，根据转移电子守恒计算生成氧气物质的量，得到气体包含二氧化碳和氧气，再根据V=nVm计算气体体积；
（3）阳极上铝失电子和水反应生成氧化铝和氢离子．

解答 解：（1）铝土矿主要成分是Al2O3，含FeO、Fe2O3等杂质，将铝土矿用NaOH溶解，氧化铝溶解生成NaAlO2，FeO、Fe2O3不溶于NaOH溶液，然后采用过滤方法得到滤液甲为NaAlO2溶液，则试剂甲为NaOH；
向滤液中通入试剂二氧化碳，所以试剂乙为二氧化碳，得到Al（OH）3沉淀和NaHCO3，然后采用过滤方法得到固体甲为Al（OH）3，溶液乙为NaHCO3；将沉淀Al（OH）3解热分解得到Al2O3，电解熔融氧化铝得到Al单质；
①溶浸时氧化铝和NaOH溶液反应生成偏铝酸钠和水，离子方程式为Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O，提高溶浸时浸出速率的方法有：增大氢氧化钠溶液浓度、加热、增大反应物接触面积等，所以可以采用将铝土矿粉碎、适当加热、适当提高NaOH浓度等，
故答案为：Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O；铝土矿粉碎、适当加热、适当提高NaOH浓度等；
②溶液乙中溶质的化学式为NaHCO3，将沉淀Al（OH）3解热分解得到Al2O3，故答案为：NaHCO3；加热；
（2）①低熔点的A1C13为共价化合物，熔融状态下以分子存在而不导电，故答案为：氯化铝是共价化合物，熔融状态下不导电；
②冰晶石（Na3A1F6）的作用是降低氧化铝熔融温度，阴极上铝离子得电子发生还原反应，电极反应式为Al3++3e-=Al，故答案为：降低氧化铝熔融温度；Al3++3e-=Al；
③电解时会不断被消耗的电极是阳极，若电解得到9kg铝，同时消耗石墨0.03kg，得到9000g铝转移电子物质的量=$\frac{9000g}{27g/mol}×3$=1000mol，当C被氧化生成CO时阳极得到气体体积最多，生成CO2时得到氧气体积最少，根据转移电子相等生成CO2时得到n（O2）=$\frac{1000mol-\frac{30g}{12g/mol}×4}{4}$=247.5mol，
根据C原子守恒得n（CO2）=$\frac{30g}{12g/mol}$=2.5mol，得到气体总体积=（247.5+2.5）mol×22.4L/mol=5600L，
故答案为：阳极；5600；
（3）阳极上铝失电子和水反应生成氧化铝和氢离子，电极反应式为2Al+3H2O-6e-=Al2O3+6H+，故答案为：2Al+3H2O-6e-=Al2O3+6H+．

点评 本题考查混合物的分离和提纯，为高频考点，涉及电解原理、金属冶炼、反应速率影响因素等知识点，明确反应原理及物质性质是解本题关键，难点是电极反应式的书写，易错点是（2）③的计算，注意阳极生成的气体不仅有氧气还有碳氧化物，注意氯化铝属于共价化合物，题目难度不大．

练习册系列答案
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14．下列反应的离子方程式正确的是（　　）
A．铁跟氯化铁溶液反应：Fe+2Fe3+=3Fe2+
B．氨水跟盐酸反应：OH-+H+→H2O
C．氢氧化钡跟稀硫酸反应：Ba2++OH-+H++SO42-→BaSO4↓+H2O
D．碳酸钙跟盐酸反应：CO32-+2H+→CO2↑+H2O
15．一定温度下，向容积为2L的恒容密闭容器中充入6mol CO2和8mol H2，发生反应：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H=-49.0kJ•mol-1，测得n（H2）随时间变化如曲线Ⅰ所示．下列说法正确的是（　　）
A．该反应在0～8 min内CO2的平均反应速率是 0.375 mol•L-1•min-1
B．若起始时向上述容器中充入3 mol CO2和4 mol H2，则平衡时H2的体积分数大于20%
C．若起始时向上述容器中充入4 mol CO2、2 mol H2、2 mol CH3OH和1mol H2O（g），则此时反应向正反应方向进行
D．改变条件得到曲线Ⅱ、Ⅲ，则曲线Ⅱ、Ⅲ改变的条件分别是升高温度、充入氦气
14．下面是印刷电路板的生产及其废液的处理的流程简图．请按要求填空：

（1）镀铜电路版制成印刷电路版的离子方程式为2Fe3++Cu═Cu2++2Fe2+；固体1的化学成分是Fe、Cu（填化学式）．
（2）反应①的化学方程式为2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2；要检验废液中是否含有Fe3+所需的试剂是KSCN（填化学式）溶液．
（3）反应④的离子方程式为2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-．
1．工业上用铝土矿（主要成分是Al2O3，还有少量的Fe2O3、SiO2）提取冶炼铝的原料氧化铝．工艺流程如图：

（1）原料A的名称是盐酸，步骤①反应的离子方程式Al2O3+6H+=2Al3++3H2O、Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O．
（2）滤液1中要加入稍过量原料B，原料B的化学式是NaOH，步骤②的离子方程式是：H++OH-=H2O、Fe3++3OH-=Fe（OH）3↓、Al3++4OH-=AlO2-+2H2O．
（3）如果省去步骤①，即溶解铝土矿是从加入原料B开始，后续操作不变，则会使最后加热获得的氧化铝含有SiO2（填化学式）杂质．
11．由熔盐电解法获得的粗铝含一定量的金属钠和氢气，这些杂质可采用吹气精炼法除去，产生的尾气经处理后可用于钢材镀铝．工艺流程如下：（注：NaCl熔点为801℃；AlCl3在181℃时升华）

（1）精炼前，需消除坩埚表面的氧化铁和石英砂，防止精炼时它们分别与铝发生置换反应产生新的杂质．相关的化学方程式为①Fe2O3+2Al$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Al2O3+2Fe和②3SiO2+4Al$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Al2O3+3Si；
（2）将Cl2连续通入坩埚中的粗铝熔体，杂质随气泡上浮除去．气泡的主要成分除Cl2外还含有HCl、AlCl3；固态杂质粘附于气泡上，在熔体表面形成浮渣，浮渣中肯定存在NaCl；
（3）在用废碱液处理气体A的过程中，所发生反应的离子方程式为Cl2+2OH-═Cl-+ClO-+H2O；H++OH-═H2O；
（4）镀铝电解池中，金属铝为阳极．熔融盐电镀液中铝元素和氯元素主要以AlCl4-和Al2Cl7-形式存在，铝电极的主要电极反应式为Al+7AlCl4--3e-═4Al2Cl7-．
18．设NA表示阿伏加德罗常数，下列叙述中正确的是（　　）
A．标准状况下，11.2LSO3所含的原子数为1.5NA
B．常温常压下，1.8g H2O中含有的电子数为0.8NA
C．常温常压下，48g O2和O3的混合物中含有的氧原子数为3NA
D．标准状况下，0.1mol Cl2与足量NaOH溶液反应时，转移的电子数为0.2NA
15．石墨晶体是层状结构，在每一层里，每一个碳原子都跟其它3个碳原子相结合．如图是石墨的晶体结构俯视图，图中每个黑点表示1个碳原子，而两黑点间的连线表示1个共价键，则石墨晶体中碳原子个数与共价键个数之比为（　　）
A．1：3B．2：3C．2：1D．3：2
16．下列物质的电子式书写正确的是（　　）
A．B．
C．D．

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